Description du sujet de thèse

La polymérisation thermique frontale photo-induite (PTFP) désigne la création de polymères via la propagation d'une zone de réaction de polymérisation localisée, appelée « front », au sein du mélange réactionnel induit par voie photochimique à la surface de l'échantillon. Sous irradiation, un volume donné de résine polymérisable est durci par voie photochimique, ce qui entraîne un dégagement de chaleur. Cette libération de chaleur augmente localement la température à une valeur telle qu'un initiateur thermique peut se décomposer et poursuivre la polymérisation en profondeur. Cela conduit à une zone de réaction locale qui se propage, aboutissant finalement à un polymère entièrement durci sur une profondeur beaucoup plus grande que celle accessible à la lumière. Cela constitue une méthode intelligente pour durcir des polymères épais et chargés. Ce procédé hors autoclave (OoA) ouvre une voie durable pour la fabrication de polymères renforcés de fibres de verre, de carbone ou naturelles (composites) de manière plus efficace et plus compétitive. Par exemple, il a été démontré que la mise en œuvre de la polymérisation frontale pour le durcissement de pièces d'avion pouvait entraîner une réduction de la consommation d'énergie de plusieurs ordres de grandeur (c'est-à-dire jusqu'à dix ordres de grandeur) par rapport au procédé classique en autoclave, tout en réduisant considérablement la durée du procédé et le coût de l'équipement. Les composites produits ont connu une croissance importante au cours des dernières décennies en raison de leur faible poids combiné à leurs propriétés mécaniques élevées qui jouent un rôle essentiel dans des marchés très exigeants tels que l'aérospatiale, l'aéronautique, l'automobile et les applications.
sportives.
Dans le cadre d'un projet financé par l'Agence nationale de la recherche, une approche multidisciplinaire est proposée pour synthétiser des systèmes d'initiation hautement réactifs qui permettront une propagation stable du front en présence de charges fibreuses et pour développer des modèles mathématiques théoriques permettant de prédire le comportement du PTFP et les propriétés des résines et composites synthétisés dans diverses conditions de fonctionnement. Le présent appel à candidatures pour un doctorat concerne précisément cette dernière partie, à savoir la modélisation mathématique du procédé. En conséquence, des techniques de modélisation phénoménologique et basées sur les données, allant des méthodes stochastiques Monte Carlo (MC) aux méthodes d'apprentissage automatique (ML), seront utilisées pour fournir les outils de compréhension et de prédiction nécessaires qui permettront de synthétiser de manière optimale des résines et des composites présentant les propriétés finales souhaitées. Les cadres de modélisation mathématique existants du front de polymérisation, tels que décrits dans la littérature relative, seront encore étendus et combinés avec des outils de modélisation phénoménologique et basée sur les données de pointe afin de prédire non seulement l'évolution des indices clés du processus (par exemple, la vitesse du front, la température et la conversion des monomères), mais aussi les propriétés des polymères dans une large gamme de conditions de processus. L'approche adoptée évoluera en fonction des objectifs de modélisation spécifiques de chaque phase du projet ainsi que des connaissances et des données disponibles et/ou générées sur le comportement modélisé. Les développements en matière de modélisation seront synchronisés avec les deux autres piliers principaux du projet, à savoir l'étude de la chimie du système et la caractérisation des résines et composites synthétisés.

Contexte de travail

Ce doctorat sera réalisé dans le cadre d'un projet de recherche financé par l'ANR et se déroulera au Laboratoire des Réactions et Génie des Procédés (LRGP) (https://lrgp-nancy.cnrs.fr/?page_id=4673), situé au cœur de l'Europe (Nancy, France). Nancy offre un accès direct et facile à de nombreuses destinations européennes en France, au Luxembourg, en Allemagne, en Suisse et en Belgique, tout en bénéficiant d'un coût de la vie nettement inférieur à celui de nombreuses villes et capitales européennes (Paris, Strasbourg, Luxembourg, etc.).
Le Laboratoire de Recherche et Génie des Procédés (LRGP) est un centre de recherche autonome de premier plan en génie des procédés, tant au niveau national qu'international. Il accueille environ 300 chercheurs travaillant sur un large éventail de sujets liés aux défis modernes des ingénieurs chimistes, notamment l'énergie et l'environnement, la conception de procédés et les techniques d'intensification, la biotechnologie, la cinétique et la thermodynamique, ainsi que la conception de produits. Il fait également partie du Centre national de la recherche scientifique (CNRS, https://www.cnrs.fr/en) et de l'Université de Lorraine (UL, https://www.univ-lorraine.fr/en/univ-lorraine/), l'une des plus grandes universités françaises. Le LRGP, en collaboration avec l'UL, offre également un soutien administratif dédié à tous les étudiants et chercheurs entrants.
La durée du doctorat est de 36 mois, avec un salaire mensuel brut d'environ 2 200 €. Le candidat recruté pourra participer, s'il le souhaite, en tant qu'assistant d'enseignement dans les cours de l'université afin de préparer une éventuelle poursuite de carrière universitaire en France ou ailleurs.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.